Enunciado

Case as equações com os gráficos identificados por I - V I e dê razões para sua resposta. Determine quais famílias de curvas da grade têm u constante e quais têm v constante.

x = u - sen ⁡ u cos ⁡ v , y = ( 1 - cos ⁡ u ) sen ⁡ v , z = u

Passo 1

E aí, galera! De boa?

O enunciado nos dá a equação:

x = u - sen ⁡ u cos ⁡ v , y = ( 1 - cos ⁡ u ) sen ⁡ v , z = u

E 6 gráficos diferentes e pede pra apontarmos qual desses é o gráfico da nossa equação. Então, precisamos olhar para ada variável, entender seu comportamento e identificar as figuras que se comportam como o esperado.

Depois, precisamos analisar entre os gráficos dados quais tem curvas de grade com variável u constante e qual tem a variável v constante.

Passo 2

Bom, então estamos lidando com as seguintes equações paramétricas:

x = u - sen ⁡ u cos ⁡ v

y = ( 1 - cos ⁡ u ) sen ⁡ v

z = u

Como u = z , não existe restrição para esse valor, então nossa superfície varia livremente no eixo z . Se olharmos o gráfico de I I I vemos que a superfície varia em torno do eixo x , então já podemos excluir a possibilidade de ser a superfície que estamos procurando.

Como u é constante:

u - sen ⁡ u e ( 1 - cos ⁡ u )

São constantes.

Como u varia linearmente, v controla a rotação no plano x y . Isso sugere pra gente que nossa superfície é helicoidal (ou seja, em formato de hélice, de espiral).

Como v é o argumento da função s e n   v e cos ⁡ v nas nossas equações paramétricas, temos que:

0 ≤ v ≤ 2 π

Então, quando v toma todos os valores possíveis, cos ⁡ v e sen ⁡ v completam um ciclo completo no plano, isso faz com que se formem círculos perfeitos e elipses, já que temos constantes de u multiplicando nas nossas equações paramétricas.

Então, nosso gráfico onde z varia livremente, e x e y rotaciona em torno de z com círculos e elipses é o gráfico I I .

Passo 3

Determinando quais famílias de curvas da grade têm u constante e quais têm v constante:

x = u - sen ⁡ u cos ⁡ v

y = ( 1 - cos ⁡ u ) sen ⁡ v

z = u

  • Se u for mantido constante e fornecer uma equação de elipse no plano z = u , as curvas da grade são elipses orientadas horizontalmente.
  • Observe que quando u = 0 , a 'elipse' é o ponto 0,0 , 0 único e, quando u = π temos y = 0   enquanto intervalos que variam de - π a π um segmento de linha paralelo ao eixo x   no plano z = u . Essa é a "costura" superior que vemos no gráfico I I .

  • Quando v é mantido constante, é livre para variar; portanto, as curvas de grade correspondentes são as curvas que vemos correndo para cima e para baixo ao longo da superfície, ou seja, curvas helicoidais.

Resposta

Gráfico I I .

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Identifique a superfície dada a equação vetorial r s , t = sc o st, ss e nt, s
Determine se os pontos PeQ estão na superfície dada. r u , v = 1 + u - v ,u + v 2 , u 2 - v 2 P 1,2 , 1 , Q ( 2,3 , 3 )
Faça uma correspondência entre as equações e os gráficos identificados por I - V I e justifique sua resposta. Determine quais famílias de curvas da grade têm u constante e quais têm v constante. r u ,
Faça uma correspondência entre as equações e os gráficos identificados por I - V I e justifique sua resposta. Determine quais famílias de curvas da grade têm u constante e quais têm v constante. x = c
Faça uma correspondência entre as equações e os gráficos identificados por I - V I e justifique sua resposta. Determine quais famílias de curvas da grade têm u constante e quais têm v constante. r u ,